操作系统PV操作应用实例解析

"操作系统PV操作期末复习题涵盖了多个并发进程同步的经典问题，通过PV操作解决。PV操作是荷兰计算机科学家Dijkstra提出的信号量机制，用于解决进程间的同步和互斥问题。" 1. 司机与售票员的例子：在这个场景中，司机与售票员的工作流程需要协调。司机在启动汽车前需要确保售票员已经完成关门操作，而售票员在开门让乘客上下车之前，必须先关闭车门。为此，设置两个信号量S1和S2。司机使用P(S1)请求启动汽车，售票员使用P(S2)请求开门，反之亦然。 2. 图书馆座位管理：当图书馆有100个座位时，每个读者需要登记进入和退出。方案一使用一个信号量S表示剩余座位，一个互斥信号量MUTEX用于控制对登记表的访问。读者进程在P(S)后获得座位并登记，阅读完毕后V(S)释放座位。方案二则不等待，当无座位时直接返回。 3. 独木桥问题：这里涉及不同方向行人的过桥权。解法一是单向通行，仅允许一人过桥，使用一个互斥信号量MUTEX。解法二是区分东西方向，分别使用信号量MD和MX，以及计数变量CD和CX，以允许多个同向行人同时过桥，但反向只能一人。 4. 俱乐部服务：假设有甲乙两个服务员，当顾客有请求时，服务员需要交替服务。可以通过一个信号量S，P(S)表示服务员准备服务，V(S)表示服务完成，切换到另一个服务员。 5. 家庭用餐：四个人围绕桌子，一个水果盘。当水果盘为空时，需要重新装满。可以设置一个信号量S，代表水果盘的状态，取水果P(S)，放水果V(S)。 6. 超市限流：当超市最多容纳N人时，使用一个信号量S=N，进入P(S)，离开V(S)。 7. 理发店等待：有20个座位供顾客等待，类似超市限流问题，设置信号量S=20。 8. 棋子游戏：甲乙两人轮流取黑子或白子，每次只能取一颗，可以使用两个信号量，一个代表黑子，一个代表白子。 9. 三进程协调：input进程读取数据，compute进程处理，output进程输出。可能需要一个互斥信号量控制缓冲区的读写，另外两个同步信号量用于协调输入输出与计算的顺序。 10. 缓冲区共享：三个进程R、M、P共享一个缓冲区，R读取数据放入，M处理，P输出。需要信号量控制缓冲区的占用状态，并同步各进程的执行。 11. 四进程共享缓冲器：四个进程共享一个缓冲区，读取(R1, R2)和写入(W1, W2)需要协调，确保读写安全。 以上所有例子都展示了PV操作如何在并发环境中保证进程间的同步与互斥，避免了竞争条件和死锁的发生。在操作系统中，正确使用PV操作是保证系统正确运行的关键。